[實用新型]基于數字微鏡器件的跨尺度測量裝置

有效

• 申請號: 201320526953.2
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN203518958U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 余卿;崔長彩;葉瑞芳;范偉
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 陳雪瑩

技術領域

本實用新型涉及應用于三維形貌檢測的測量裝置，具體涉及一種基于數字微鏡器件的跨尺度測量裝置。

背景技術

目前材料表面跨尺度測量方法主要有：多種傳感測頭融合的綜合測量平臺，圖像處理方法以及數學建模共同實現的軟件跨尺度測量等。前者在測頭裝配和拆卸、不同分辨率測量傳感器之間的銜接與過渡等方面存在著不足，后者通常建模較復雜，對于不同材料或不同加工方式得到的表面形貌，往往需要重新建模，增加了形貌表征的難度。

實用新型內容

本實用新型的目的是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種基于數字微鏡器件的跨尺度測量裝置，其無需對測量系統的硬件參數做任何改變便可滿足不同尺度下的測量需求。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

基于數字微鏡器件的跨尺度測量裝置，包括激光光源、準直鏡、DMD（數字微鏡器件）及其控制系統、第一凸透鏡、分光鏡、第二凸透鏡、第三凸透鏡和CCD相機，準直鏡與激光光源發光的光束共光軸，準直鏡的出射方向與DMD的表面的夾角大于0°且小于90°，沿DMD的第一出射方向依次設置第一凸透鏡和分光鏡，分光鏡的反射方向沿光路依次放置第二凸透鏡和被測物，分光鏡的反射方向的相反方向沿光路依次放置第三凸透鏡和CCD相機；其中，DMD的反射面位于準直鏡和第一凸透鏡的光軸上，第一凸透鏡、第二凸透鏡和第三凸透鏡相應側的焦點均落于分光鏡上，被測物放置于第二凸透鏡的另一側焦點附近，CCD相機放置于第三凸透鏡的另一側焦點附近。

還包括放置于DMD的第二出射方向的另一CCD相機。

采用上這方案后，本實用新型的基于數字微鏡器件的跨尺度測量裝置，工作時，激光光源發出的光束經準直鏡準直后，照射在DMD表面，利用DMD的控制系統將此光束調制成所需參數特征的第一結構光，此第一結構光由DMD的第一出射方向射出，先經過第一凸透鏡進行聚光，再由分光鏡轉向90°至第二凸透鏡進行聚光，再照射在被測物表面，經被測物表面反射后，再依次通過第二凸透鏡、分光鏡和第三凸透鏡，最后被CCD相機接收，通過CCD相機將光信號轉成電信號，完成對被測物表面的測量。

本實用新型還可通過DMD的控制系統將光束調制成不同參數特征的兩束結構光，一束為上述第一結構光，另一束為第二結構光，此兩束結構光在空間中形成互補；第二結構光由另一臺CCD相機接收，兩臺CCD相機的電信號做疊加，以消除背景噪聲。

與已有技術相比，本實用新型有益效果體現在：

本實用新型利用DMD（數字微鏡器件）及其控制系統構建所需參數特征的結構光，并將其應用于材料表面形貌測量，DMD可以通過其控制系統的軟件編程實現對光線分束后點光源陣列的各個參數的控制，包括點大小、點間距等，無需對測量系統硬件做任何變動，僅通過DMD的控制系統的軟件編程實現對光源的控制，可根據測量需要，方便、快捷、準確地控制光源的參數及掃描方式，從而完成不同尺度的表面形貌測量要求。

附圖說明

圖1為本實用新型的光路結構圖。

圖中標號：

1-激光光源；2-準直鏡；3-數字微鏡器件（DMD）；31-DMD的控制系統；5-結構光；6-結構光；7-CCD相機；8-第一凸透鏡；9-分光鏡；10-第二凸透鏡；11-工作臺；12-被測物；13-第三凸透鏡；14-CCD相機

具體實施方式

本實用新型基于數字微鏡器件的跨尺度測量裝置，具體的一個實施例如圖1所示，包括激光光源1、準直鏡2、DMD（數字微鏡器件）3、DMD（數字微鏡器件）的控制系統31、CCD相機7、第一凸透鏡8、分光鏡9、第二凸透鏡10、第三凸透鏡13和CCD相機14。

準直鏡2與激光光源1發光的光束共光軸，準直鏡2的出射方向與不通電狀態下的DMD3的表面的夾角（入射角）為66°，沿DMD3的第一出射方向依次設置第一凸透鏡8和分光鏡9，分光鏡9的反射方向沿光路依次放置第二凸透鏡10和放在工作臺11上的被測物12，分光鏡9的反射方向的相反方向沿光路依次放置第三凸透鏡13和CCD相機14，沿DMD3的第二出射方向放置CCD相機7。其中，DMD3的反射面位于準直鏡2和第一凸透鏡8的光軸上，第一凸透鏡8、第二凸透鏡10和第三凸透鏡13相應側的焦點均落于分光鏡9上，被測物12放置于第二凸透鏡10的另一側焦點附近（可放在焦點左右1mm處），CCD相機14放置于第三凸透鏡13的另一側焦點附近。